Электромузыкальный инструмент

(191 011 11 4 С 1 О Н 1/00 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ тота сл искажен нала Э ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГКНТ. СССР К,АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(57) Изобретение относится к музыкальным инструментам и может бытьиспользовано при их конструировании,Цель изобретения - повышение качества звучания - достигается путемобогащения и изменения тембра и тембрового акцента, увеличения временнойразличимости между звуками и обеспечения различимости слабого сигналана фоне звука той частоты,.что и часабого сигнала, н уменьшенияия огибающей звукового сигто достигается за счет введения источника 1 1 регулируемого напряжения, а в блоки 11- 1-11-и регулирования затухания огибающей звука - формирователей 15-1-15 п импульсов, аттенюаторов 16-1-16-и напряжения, блоков 17-1-17-и дифференцирования и .образования новых функциональных связей, Устройство также содержит акустический блок 1, блок 2 задающих генераторов, блок 3 делителей частоты, источник 4 питания, блок 5 сустейна, демпферы 6-1-б-п, модуляторы 7-1-7-п,. блоки 8-1-.8-п манипуляции, ключи 9-1-9-и клавиатуры, формирователи 10-1-1 О-п импульсов запуска, усилители 12-1- 12-п,и блоки 13-1-13-п накопления. 3 ил.Изобретение относится к музыкальным инструментам и может быть использовано при их конструировании и использовании в концертной деятель 5 ности.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обогащения и изменения тембра и тембрового акцента, увеличения временной 10 различимости между звуками и обеспечения различимости слабого сигнала на фоне звука той же частоты и ис" ключения влияния демпферов на формирование огибающей звукового сигнала. 15На фиг. 1 представлена блок-схема электромузыкального имструмента; на фиг, 2 - диаграммы, поясняющие его работу; на фиг, 3 - диаграмма, поясняющая заполнение огибаююих зву ка при исполнении тремолоЭлектромузыкальный инструмент содержит акустический блок 1, последовательно соединенные блок 2 задающих генераторов и блок 3 делителей 25 частоты, источник 4 питания, блок 5 сустейна, п демпферов 6-1-6"и, первые входы которых соединены с выходом блока 5 сустейна, и модуляторов 7-1-7-п, выход каждого из которых 30 соединен с соответствующим входом акустического блока 1, и блоков 8-1-8-п,манипуляции, которые содержат соответственно ключи 9-1-9-и клавиатуры, формирователи 10-1-10-и импульсов запуска, блоки 11-1-11-п регулирования. затуханием огибающей звука и последовательно соединенные усилитель 12-1.-12-п и блоки 13-1- -13-и накопления, вторые. входы кото рых являются первыми входами блоков 8-1-8-и манипуляции и подключены к выходам соответствующих демпферов 6-1-6-п,а выходы являются выходами блоков 8-1-8-н манипуляции и соеди 45 иены с первыми входами соответствующих модуляторов 7-1-7,-п, причем переключающие контакты ключей 9.-1-9-п клавиатуры соединены с выкодами соответствующих формирователей 10-1-10-и импульсов запуска, а замыкающие - с50 входами соответствующих усилителей 12-1"12-п, и источник 14 регулируемого напряжения, Влоки 11-1-11-п регулирования затуханием огибающей звука содержат соответственно после довательно соединенные формирователи 15-1-15-и импульсов, входы которых являются первыми входами блоков 11-1-11-и регулирования затуханием огибающей звука и соединены с выходом соответствующих усилителей 12-1-12-п, аттенюаторы 16-1-.16"и напряжения, блоки 17"1-17-и дифференцирования, выходы которых являются выходами блоков 11-1-11-и регулирования затуханием огибающей звука и соединены с вторыми входамисоот. ветствующих модуляторов 7-1"7-п, а вторые входы являются вторыми входами блоков 11-1-11-и регулирования затуханием огибающей звука и подключены к соответствующим выходам блока делителей, при этом и выходов источника 14 регулирования напряжения подключены соответственно к вторым входам соответствующих аттенюаторов 16-1-16-и напряжения, которые являются третьими входами соответствующих блоков 11-1-11-и регулиро- вания затуханием огибающей звука, при этом размыкающие контакты каждого из ключей 9-1-9-и клавиатуры являются вторыми входами блоков 8-1- -8-п манипуляции и соединены с вторыми выходами соответствующих демпферов 6-1-б-п, вторые входы каждого из которых соединены с выходом ис" точника 4 питания.На фиг. 2 приняты следующие обозначения: а - серия октавнык звуков, сформированных на выходе блОка 3 делителей; б - импульс запуска на вы. ходах усилителей 12-12-и; в " огибаю щая звукового сигнала на выходах блоков 13-1-13-и накопления, г " отрицательный импульс, сформированный формирователями 15-1-15"и; д - напряжение на выходе источника 14 регулируемого напряжения, е - импульс на выходах аттенюаторов 16-1-16-и напряжения; ж - импульс на выходах блоков 17-1-17-и . дифференцирования, з - диаграмма заполнения огибающей импульсами.Электромузыкальный инструмент работает следующим образом,При включении электромузыкальногоинструмента блок 2 задающих генера-.торов начинает генерировать колебанияосновных звуковых частот (блок 2задающих генераторов может содержатьи другие вспомогательные генераторы,например для обеспечения эффекта"вибратор"). В блоке 3 делителей частоты происходит деление этих частоти образование серии октавных звуков (фиг, 2 а 1 соответствующих диапазону частот, получаемому при нажатии клю чей 9-1-9-п клавиатуры блоков 8-15-8-и манипуляции, Колебания с выходов блока 3, делителей частоты поступают на блоки 17-1-17-и дифференцирования соответственно их тональности, где дифференцируются(фиг, 2 ж10на участке с, - с, их нулевой уровень совпадает с осью времени), а затем на входы модуляторов 7-1-7-п,Однако пока модуляторы 7-1-7-и небудут открыты, сигнал через них не проходит, Для запуска .модуляторов7-1-7-и необходимо нажать на один из ключей 9-1-9-и. Это вызывает подключение формирователей 10-1-10-пимпульса запуска к входам усилителей 12-1-12-п, При этом энергия, накопленная формирователями10-1 - 10-и импульса запуска от источника 4, поступает как импульс запуска на усилители 12-1 - 12-и (фиг.2 б), 25 Усиленный импульс запускает блоки13-1-13-п накопления, в которых формируется огибающая звукового сигнала(фиг. 2 в), которая и открывает модуляторы 7-1-7-п, Одновременно усилен 30ный импульс с выходов усилителей12-1-12-и поступает на формирователи15-1-15-п, где формируется отрицательный (в данном случае) импульс (фиг.2 г) который затем через аттеню 35 аторы 16-1-16-и напряжения поступает на входы блоков 17-1-17-и дифференцирования, смещая нулевой уровень продиференцированных колебании звуковой частоты, Дополнительно на вторые входы аттенюаторов 16-1-16-п подается регулируемое напряжение от регулируемого источника 14 (фиг.2 д)1величиной Б , которое смещает отрицательный импульс (фиг,2 е) и нулевой45 уровень продиференцированных колебаний с момента с, до уровня "1" (фиг.2 ж), Длительность импульса в формирователях 15-1-15-и устанавливают равной длительности запускающего импульса, которая определяет тембровый акцент звука, устанавливающий в начале возникновения звука. В данном случае он соответствует уровню 0,1 амплитуды импульса запуска (фиг. 2 б). Можно не привязываться к длительности импульса запуска, однако это уже не будет оптимальным схемотехническим решением с точки зрения простоты схемы, особенно в случае обеспечения различимости слабого сигнала на фоне сильного той же частотЫ, т.е. гипердинамического диапазона.Таким образом, с самого начала открывания модуляторов 7- 1-7-и огибающая звукового сигнала начинает заполняться импульсами длительностью, пропорциональной длительности соответствующих продифференцированных сигналов звуковой частоты (фиг, 2 з), Управление огибающей звука осуществляется дополнительно демпферами 6-1-6-п каждый из которых связан с блоком 5 сустейна, что обеспечивает звучание инструмента при снятых с клавиатуры пальцах иеполнителя, Демпферы 6-1-6-и могут быть, наприте мер, выполнены фоторезисторными или электронными, регулировка в них осуществляется бесконтактным способом управления усилением звука, Сочетание пальцевого и педального управления звуком позволяет исполнителю легко добиться нужных динамических оттенков музыкальной пьесы. П р и м е р 1. Воспроизведениесильного удара.В момент с, при ударе возникает импульс запуска длительностью С,-С (фиг.1 б) . Этот импульс проходит через усилители 12-1 - 12-п, блоки 13-1-13-и накопления и формирователи 15-1 - 15-п импульсов. В блоках 13-1- -13-п, формируется огибающая звука, а в формирователях 15-1-15-и отрицательный импульс длительностью ,-г (фиг,2 г). Продифференцированные в блоках 17-1-17-и импульсы звуковых колебаний поступают на входы модуляторов 7-1-7-п, которые уже открыты огибающей звука на время с,-с , Импульс с выходов формирователей 15-1 - 15-п, просуммированный с напряжением, равным Б(фиг.2 д), поднимает нулевой уровень продиферен- . цированных импульсов на уровень "1". (фиг.2 ж), В данном частном случае он отрегулирован на совпадение с уровнем напряжения на входах открытых модуляторов 7-1-7-и. При этом огибающая заполняется импульсами длительностью, равной 0,5 Т (периода) звуковых колебаний (фиг,2 з), которые и определяют тембр звука и его акцент формируемый в течение с,-с . По окончании импульса (с) (фиг,2 г) сиг1476 нал смещается на уровень "2" (фиг.2 ж) определяемый только значением У и через модуляторы 7-1-7-и проходят вершины продифференцированных импуль 5 сов, создавая в огибающей короткие импульсы с большой скважностью (фиг.2 з), которые с его выхода проходят на акустический блок 1, и так до конца огибающей (с ).10 30 55Теперь произведем слабый удар (с малой скоростью) при еще не закончившемся первом звуке сильного удара. При этом возникает импульс запуска П р и м е р 2. Воспроизведениеслабого звука.При этом подразумевается, что звук(с, "с 7 ) отсутствует 1 импульса запуска (с,-с) не было. При слабом (медленном) ударе по ключам 9-1-9-и запускающий. импульс имеет меньшую амп(с-с )(фиг.26). Соответственно, огибающаязвука (фиг.2 г) также меньшей,амплитуды и длительности. Кроме того,меньшую. длительность имеет и импульсна выходах Формирователей 15-1-15-и(фиг.2 г). Как и в примере 1, в начале звука огибающая при С-С полу"чает более. широкие импульсы (меньшуюскважность), а после окончания этогоимпульса (с ) импульсы, как и в примере 1, становятся узкими - скважность резко возрастает,П р и м е р 3, Воспроизведениена фоне . сильного звука (с-С )слабого звука (С-с ) (выцелено Фигурной скобкой на фиг,2 э), На этом примере видно, как меняя напряжение навыходе источника, можно управлятьскважностью, а следовательно, и тембровым акцентом.Образование сильного сигнала неотличается. от приведенного в примере 1, так же возникает импульс запуска (с,-с ) (Фиг. 26), которым Формируется огибающая (с,-с) и одновременно формируется отрицательныйимпульс (фиг,2 Г). ЭтОт импульс просуммированный с напряжением 0 , определяет уровень дифференцированныхимпульсов на входах модуляторов7-1-7-и формирующих импульсы заполнения огибающей. При этом в начале 50звука будут импульсы малой скважности (с,-с 4), равной 2, а после окончания отрицательного импульса - сбольшой скважностью. 525 6(фиг, 2 в), Но поскольку блоки 13-1-13-и уже Формируют огибающую первого сигнала большой амплитуды и длительности, то вторая просто не воспроизводится, Однако при с+ формируется и отрицательный импульс(фиг. 2 г). Допустим, что перед уда"ром уменьшают напряжение на выходеисточника 14 с П до 11 (фиг,2 д),при этом импульс снижается с уровня"4" до уровня "5" (фиг. 2 е) в результате продифференцированные импульсы занимают уровень "3" (прис-с ), т,е. скважность уменьшается(чуть больше 2) . Огибающая звуканачинает заполняться широкими импульсами, что подчеркивает новый тембровый акцент звука, создавая слу"ховое ощущение вновь возникшегозвука, но меньшей амплитуды. Этотэффект весьма яркий, так как всеимпульсы и первого звука (узкие), ивторого (широкие) формируются изодних и тех же продифференцированных колебаний от блока 2, но с разными уровнями в начале звука. Различие звуков при исполнении "тремоло"(фиг.3) обеспечивается эа счетизменения спектра частот в началекаждого звука,Формирователи 10-1-10-и служатдля Формирования импульсов запуска(Фиг,"б) приводящих к появлениюзвука заданной ноты, что обеспечивается ключами 9-1-9-и в клавиатуре инструмента. В простейшем видеформирователи 10-1-10-и могут бытьвыполнены в виде емкости, заряженной от источника и разряжающейся принажатии ключей 9-1-9-п, либо в видепостоянного магнита, двигающегосявнутри катушки при нажатии ключа,что вызывает импульс тока, амплитуда и длительность которого зависитот скорости перемещения постоянного магнита, т.е, скорости и силыудара по клавише, либо в виде оптрона и т.д. Блоки 13-1-13-и накопления формируют сигнал огибающей звука. Они представляют собой запертый транзисторный каскад с емкостью, Транзистор отпирается импульсом от формирователей 10-1-10 п емкость пере- заряжается, а на нагрузке транзисто" ра появляется требуемый сигнал оги 1476525Таким образом, в электромузыкальном инструменте в процессе.воспроизведения звука блоки 11-1-11-и не только регулируют затухание огибающей звуковых колебаний, но осуществляют регулировку скважности звуковых колебаний, обогащая тембр и тембровый акцент звукового сигнала.Кроме того, подключение блоков 10-1-10-и запуска к источнику 4 питания через демпферы 6-1-6-и приводит к исключению зависимости работы блока манипуляции от работы демпферов 6-1-6-п, что уменьшает искажение огибающей звукового сигнала. 40 45 50 Формула изобретения Электромузыкальный инструментсодержащий акустический блок, последовательно соединные блок задающих генераторов и блок делителей частоты, источник питания, блок сустейна,бающеи будущего звука заданной длительности, Каскад сустейна КС (педаль сопряжения аккордов) функционально предназначен для обеспечения эвуча 5 ния инструмента при снятых с клавиатуры пальцах и обеспечивается это, например, отсоединением "земли" от блоков 13- 1 "13-п, т.е, емкость не разряжается или разряжается значи" тельно медленнее. Формирователи11-1-11-и импульсов создают отрицательный импульсный сигнал, смещающий нулевой уровень продифференцированных колебаний. При этом длительность этого импульса равна длительности запускающего импульса (фиг,2 г), что и определяет тембровый акцент звука. Этот каскад может быть выполнен в виде мультивибратора, блокинг"гене ратора, операционного усилителя в заданном режиме и т,д, Функция 17-1- -17-и дифференцирования заключается в воздействии на колебания звуковой частоты с целью получения из них 25 дифференцированных импульсов и обеспечением изменения скважности указанных колебаний. Схемно это обеспечивается либо элементарной КС-цепью, либо в сочетании с транзисторами, диодами и т.д. Изменение напряженияс 0 до Б. и наоборот может быть получено например, с помощью делителя напряжения с пеРеключателем (потенциометр и т,д.), который может быть соединен с ручкой или ножной педалью,и демпферов, первые входы которыхсоединены с выходом блока сустейна,и модуляторов, выход каждого из которых соединен с соответствующимвходом акустического блока, и блоковманипуляции, каждый из которых содержит ключ клавиатуры, формировательимпульсов запуска, блок регулирования затуханием огибающей звука и последовательно соединенные усилитель,и блок накопления, второй вход которого является первым входом блокаманипуляции и подключен к выходу соответствующего демпфера, а выходявляется выходом блока манипуляциии соединен с первым входом соответствующего модулятора, причем пере-ключающий контакт каждого ключа клавиатуры соединен с выходом соответствующего Формирователя импульсовзапуска,а замыкающий - с входом соответствующего усилителя, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения качества звучания путемобогащения и изменения тембра и тембрового акцента, увеличения временнойразличимости между звуками и обеспечения различимости слабого сигналана Фоне той же частоты и уменьшенияискажения огибающей звукового сигнала, в него введены источник регулируемого напряжения, а каждый блокрегулирования затуханием огибающейзвука содержит последовательно соединенные формирователь импульсов,вход которого .является первым входомблока регулирования затуханием огибающей звука и соединен с выходомсоответствующего усилителя, аттенюатор напряжения, блок дифференцирования, выход которого является выходом блока регулирования затуханиемогибающей звука и соединен с вторымвходом соответствующего модулятора,а второй вход является вторым входомблока регулирования затуханием огибающей звука и подключен к соответствующему выходу блока делителей,при этом каждый из и выходов источника регулируемого напряжения подключен к второму входу соответствующего аттенюатора напряжения, которыйявляется. третьим входом соответствующего блока регулирования затуханием огибающей звука, при этом размыкающий контакт каждого ключа клавиатуры является вторым входом блокаманипуляции и соединен с вторым выходом соответс твующего демпфера, второй н ход каждого из кото рак и Г. оде стави Редактор А.Огар рректор ехр оданич 5 омбинат "Патент", г. Ужгород О гар тел зводствен За ВН 61/52 .Тираж 344 осударственного комитета 113035, Москва, 476525 1 Осоединен с выходом источника питания. Подписноебретениям и открытиямаушская наб., д. 4/5